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第四節(jié) 數字地球,一、數字地球的概念,數字地球是：信息化的地球 ― 地球的虛擬對照體。數字地球將有關地球上每一點的信息，按地球的地理坐標加以整理，然后構成一個全球的信息模型。人們可以快速、形象地了解地球上的任何一點、任何方面的信息，從而實現“信息就在指尖上”的夢想。,通俗地講，就是用數字的方法將地球、地球上的活動及整個地球環(huán)境的時空變化裝人電腦中，實現在網絡上的流通，并使之最大限度地為人類的生存、可持續(xù)發(fā)展和日常的工作、學習、生活、娛樂服務。,“數字地球”的提出,1998 年 1 月 31 日,時任 美國 副總 統(tǒng)的 阿爾． 戈爾,《 數字 地球： 展望21 世紀我 們這顆 行星 》,是一種可以 嵌入海量地 理數據的、 多分辯率的 和三維的地 球的表示， 可以在其上 添加許多與 我們所處星 球有關的數據。,遙感技術、 地理信息 系統(tǒng)、網 絡技術、 虛擬現實 技術,可持續(xù) 發(fā)展， 農業(yè)、 災害、 資源、 教育等 方面,二、數字地球的技術基礎,要在電子計算機上實現數字地球不是一件簡單的事，它需要諸多學科，特別是信息科學技術的支撐。這其中主要包括：信息高速公路與高速網絡技術、高分辨率衛(wèi)星遙感技術、空間信息技術與空間數據基礎設施、大容量數據存儲技術、可視化和虛擬現實技術、高性能計算能力。,1、信息高速公路與高速網絡技術,一個數字地球所需要的數據已不能通過單一的數據庫來存貯，而需要由成千上萬的不同組織來維護。這意味著參與數字地球的服務器將需要由高速網絡來連接。,在 Internet 流量爆發(fā)性增長的驅動下，遠程通信載體已經嘗試使用 10G / S 的網絡，而每秒 1 015 byte 的因特網正在研究中。相信在 21 世紀將會有更加優(yōu)秀的寬帶高速網供人們使用。,2、高分辨率衛(wèi)星遙感技術,20 世紀的遙感衛(wèi)星影像，在衛(wèi)星遙感問世的 20 多年分辨率已經有了飛快的提高，這里所說的分辨率指空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率。空間分辨率指影像上所能看到的地面最小目標尺寸，用像元在地面的大小來表示。,高分辨率衛(wèi)星遙感圖像在 21 世紀將可以優(yōu)于 1 米的空間分辨率，每隔 3 一 5 天為人類提供反映地表動態(tài)變化的翔實數據，從而實現“秀才不出門，能觀天下事”的理想。,3、空間信息技術與空間數據基礎設施,空間信息是指與空間和地理分布有關的信息，據統(tǒng)計，世界上的事情有 80 ％與空間分布有關．空間信息用于地球研究即為地理信息系統(tǒng)。為了滿足數字地球的要求，將影像數據庫、矢量圖形庫和數字高程模型 (DEM)三庫一體化管理的 GlS 軟件和網絡 GPS ，將在 21 世紀十分成熟和普及。從而可實現不同層次的互操作，一個 GIS 應用軟件產生的地理信息將被另一個軟件讀取。,4、大容量數據存儲技術,數字地球將需要存貯 10 1 5 字節(jié)的（ Quadrillions ）信息。美國 NASA 的行星地球計劃 EOS 一 AMI 1999 年上天，每天將產生 1 000 GB （即 1 TB ）的數據和信息， 1 米分辨率影像覆蓋廣東省，大約有 1 TB 的數據，而廣東才是中國的 1 / 53 。所以要建立起中國的數字地球，僅僅影像數據就有 53TB ，這還只是一個時刻的多時相的動態(tài)數據，其容量就更大了。目前美國的 NASA 和 NOAA 已著手建立用原型并行機管理的可存貯 1 800TM 的數據中心，數據盤帶的查找由機器手自動而快速地完成，相信在 21 世紀，還會有新的突飛猛進。,5、可視化和虛擬現實技術,可視化是實現數字地球與人交互的窗口和工具，沒有可視化技術，計算機中的一堆數字是無任何意義的。數字地球的一個顯著的技術特點是虛擬現實技術。建立了數字地球以后，用戶戴上顯示頭盔，就可以看見地球從太空中出現。,,戴上數據儀器，可以在虛擬空間 中體驗太空漫步的美妙滋味.,6、高性能計算能力,地球是一個復雜的巨系統(tǒng)，地球上發(fā)生的許多事件、變化和過程又十分復雜而呈非線性特征，時間和空間的跨度變化大小不等，差別很大，只有利用高速計算機，我們今日和跨世紀的未來，才有能力來模擬一些不能觀測到的現象。利用數據挖掘（ Data Mining ）技術，我們將能夠更好地認識和分析所觀測到的海量數據，從中找出規(guī)律和知識。,三、數字地球與我們的生活,“數字城市”：從廣義上說，是通過寬帶多媒體信息網絡、地理信息系統(tǒng)等基礎設施平臺，整合城市信息資源并加以充分利用，建立電子商務、電子政務、科技信息系統(tǒng)、勞動和社會保障信息系統(tǒng)等子系統(tǒng)，通過發(fā)展信息家電、網上教育、遠程醫(yī)療，建設信息化社區(qū)，最終實現城市國民經濟和社會發(fā)展的全面信息化。,“數字化社區(qū)”：顧名思義，就是通過數字技術將管理、服務的提供者與每個住戶相聯(lián)結的社區(qū)。這種數字化的網絡系統(tǒng) · 使社區(qū)的管理者與住戶之間可以實時地進行各種形式的信息交互，由于現代網絡瀏覽器的先進性以及多態(tài)的表現性，加上各種網絡多媒體技術的應用，從而營造出了一個豐富多彩的虛擬社區(qū)。,“地球村”：信息高速公路的出現，國際互聯(lián)網的使用，“數字地球”的產生，“縮小”了我們生活的空間，“縮短”了我們聯(lián)系交往的時間，使我們生活的世界成為一個全球性、同時性的“地球村”。,“數字化生存”：我國 IT 界有關人士這樣描述未來普通人的數字化生存狀態(tài)：寬帶將代替電話撥號的窄帶方式成為家庭和外部信息交流的高速公路。單芯片技術產生的數字產品會不斷豐富、滿足用戶高品質數字化生活的需要。所有產品通過有線網絡或無線網絡聯(lián)成一體并實現設備之間的數據交換、資源共享以及自動化控制。,